NÜKLEER ENERJİ NEDİR?
Ağır radyoaktif (Uranyum gibi) atomların bir nötronun çarpması ile daha küçük atomlara bölünmesi (fisyon) veya hafif radyoaktif atomların birleşerek daha ağır atomları oluşturması (füzyon) sonucu çok büyük bir miktarda eneji açığa çıkar. Bu enerjiye nükleer enerji denir. Nükleer reaktörlerde fisyon reaksiyonu ile edilen enerji elektriğe çevrilir.
Nükleer enerji günümüz elektrik ihtiyacının yaklaşık %17′sini karşılamaktadır. Bazı ülkeler enerjilerinin büyük bir kısmını nükleer santrallerden üretmektedir. Örneğin Fransa Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı verilerine göre elektrik enerjisinin %75′ini nükleer enerjiden sağlamaktadır. Amerika ise enerjisinin %15′ini buradan karşılamakta fakat bazı bölgelerinde santraller daha yoğun biçimde enerji üretimi yapmaktadır. Dünya çapında 400′den fazla nükleer santral bulunmakta ve bunların 100′den fazlası sadece Amerika’da yer almaktadır.
NÜKLEER GÜÇ SANTRALI / REAKTÖRÜ NEDİR?
Nükleer Reaktörün Çalışma Sistemi
Bir nükleer santraldaki sistemler konvansiyonel güç santralları ile aynı mantıkla çalışırlar. Isı enerjisinin üretildiği kısımda elde edilen buharın türbin-jeneratörü döndürerek elektrik üretilmesi felsefesi, temel olarak nükleer santrallarda da aynıdır. Nükleer santrallar ısı üretmek için nükleer reaksiyonu kullandıkları ve bunun sonucunda çevreye salınmaması gereken radyoaktif maddeler ürettikleri için, bazı ek sistemler kullanırlar. Örneğin, bir çok nükleer santralda nükleer yakıtı barındıran yakıt tüpleri arasından ısınarak geçen su, doğrudan türbine gönderilmeyip, türbin için buhar üretilen ikinci bir çevrimi ısıtmak için kullanılır. Bununla ilgili sistemlere Birincil (Soğutma) Sistem(i) adı verilir. İkincil sistem ise birincil soğutma sistemindeki ısıyı alarak türbin-jeneratörü döndürmek için gerekli olan buharın üretilmesi için kullanılan sistemdir. Her iki sistem de kapalı birer döngü oluşturmuşlardır.
Aşağıdaki şekilde görülen sistem, tipik bir "basınçlı su reaktörü"ne aittir.
2. Kontrol çubuğu (control rod)
3. Reaktör basınç kabı (pressure vessel)
4. Basınçlandırıcı (pressurizer)
5. Buhar üreteci (steam generator)
6. Birincil soğutma su pompası (primary coolant pump)
7. Reaktör korunak binası (containment)
8. Türbin (turbine)
9. Jeneratör - Elektrik üreteci (generator)
10. Yoğunlaştırıcı (condenser)
11. Besleme suyu pompası (feedwater pump)
12. Besleme suyu ısıtıcısı (feedwater heater)
|Nükleer Reaktör Soğutma Sistemi|
Nükleer santrallar, birincil sistemlerindeki farklılıklara göre değişik şekillerde adlandırılırlar. Dünyadaki 400 den fazla sayıda nükleer santralın yaklaşık olarak yarısı "basınçlı su reaktörü"dür. Basınçlı su reaktörlerininde, birincil sistem yaklaşık 150 atmosferlik bir basınç altında tutularak, içinde bulunan suyun yüksek sıcaklıklara kaynamadan çıkarılması sağlanmıştır. Buna ek olarak "kaynar sulu", "basınçlı ağır sulu" reaktörler de en çok kullanılan nükleer santral tipleridir.
DÜNYA NÜKLEER ENERJİDEN VAZGEÇİYOR MU?
Ülkeler, enerji politikalarını belirlerlerken enerji kaynakları, dışa bağımlılıkları, coğrafi durumları, nüfus artış hızı, finansman durumu, enerji kaynaklarında çeşitlilik gibi değişkenleri dikkate almaktadırlar. Bu nedenle her ülkenin kendine özgü bir enerji politikası olmalıdır. Konuya bu çerçeveden bakıldığında, dünyada nükleer enerjiden vazgeçildiğini söylemek son derece yanıltıcı olur.
Aralık 2000 - Eylül 2002 tarihleri arasında dünyada kurulu bulunan nükleer santral sayısı 438'den 442'ye çıkmıştır. Kurulu kapasite ise 351.000 MW'dan 357.000 MW'a çıkmıştır.
Bu dönemde işletmeye giren santrallar:
Çin'de 2 ünite
Japonya'da 1 ünite
G. Kore Cumhuriyeti 2 ünite
Rusya Federasyonu 1 ünite
Aynı dönemde İngiltere'de 2 ünite devre dışı bırakılmıştır.
Dünyadaki bazı gelişmeler aşağıda verilmiştir:
Halen 28.000 MW kurulu kapasiteye karşılık gelen 35 santral inşa halindedir. Bu santrallar: Arjantin (1), Çin (6), Çek Cumhuriyeti (1), Hindistan (8), İran (2), Japonya (3), K. Kore (1), G. Kore (2), Romanya (1), Rusya Federasyonu (2), Slovak Cumhuriyeti (2), Ukrayna (4), Tayvan (2). Ayrıca, Finlandiya da yeni bir nükleer santralı kurma kararı almıştır.
Mayıs 2001'de yayınlanan ABD Ulusal Enerji Politikası, özellikle kaynak çeşitliliğine değinmekte ve bu ilkenin uygulanması amacıyla yerli kaynaklara (gaz, kömür ve petrol) yönelmenin yanında nükleer ve hidroelektrik potansiyelden de faydalanmanın gerekliliğine işaret etmektedir. Bu politikanın paralelinde, ABD 2010 yılında yeni nükleer santralları devreye almayı planlamaktadır.
G. Afrika Cumhuriyeti'nde 10 adet herbiri 120 MWe gücünde çakıl yataklı modüler reaktörden oluşan proje devam etmektedir
Çin'de 2010 yılına kadar 10.000 MW'lik bir nükleer program planlanmaktadır.
Şekil : Dünyadaki nükleer santraller
ELEKTRİK NASIL ÜRETİLİR?
Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu, ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinadır. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallarına ihtiyaç duyarız.
Çoğu güç santralı, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santrallar ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santrallar da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santrallar ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar.
Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür. İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir.
Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralın ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralın hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.
Kaynak :
1. http://www.bilgiustam.com/nukleer-santraller-nasil-calisir-problemleri-nelerdir/
2. www.taek.gov.tr
Hazırlayan :
Abdi KÖRPINAR
Elektrik Y.Mühendisi
Akköprü İşletme ve Bakım Müdürlüğü
5.İletim Tesis ve İşletme Grup Müdürlüğü
email@example.com